i+d+i dirigida a la industria de la automoción y medios de

I+D+i dirigida a la industriade la automoción y

medios de transporte

b omecánica¡ Cuadernos de

IMÁGENES DE PORTADA

revista de biomecánica

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www.ibv.org/informacion/index.html

sumario

Autores:José Solaz Sanahuja

Elisa Signes i Pérez

Helios de Rosario Martínez

Pedro Huertas Leyva

Begoña Mateo Martínez

Miguel López Torres

Clara Solves Camallonga

Alfonso Oltra Pastor

Rosa Porcar Seder

Jaime M. Prat Pastor

Carlos Soler Gracia

Pedro M. Vera Luna

I+D+i dirigida ala industria de

la automoción ymedios de transporte

3 Introducción

· Ámbito de la automoción

· Ámbito de los medios de transporte

· Líneas de actuación del IBV

5 Actividades del IBV en el ámbito de la automoción y medios de transporte

· Confort del pasajero

· Diseño de los componentes de interior

· Interfaces hombre máquina (HMI) y monitorizacion del usuario

· Ergonomía del puesto de conductor

· Ingeniería emocional y calidad percibida (PPQ)

· Ergonomía del trabajo

· Productos y servicios

19 Mapa de clientes

©Publicación periódica creada en 2004 por elInstituto de Biomecánica de Valencia (IBV)

Esta publicación pone a disposición deempresas, entidades y personas con fines

análogos a los del IBV, los resultados de laslíneas de trabajo que en él se desarrollan.

Coordina: Irene Hoyos

Edita: Instituto de Biomecánica

de ValenciaUniversidad Politécnica

de ValenciaEdificio 9C

Camino de Vera s/nE-46022 Valencia (ESPAÑA)

Teléfono: 96 387 91 60Fax: 96 387 91 69Internet: www.ibv.org

Información:e-mail: [email protected]

No puede reproducirse, almacenarse en unsistema de recuperación o transmitirse en

forma alguna por medio de cualquierprocedimiento sea éste mecánico,

electrónico, de fotocopia, grabacióno cualquier otro, sin el previo

permiso escrito del editor.

Diseño: Instituto de Biomecánica de Valencia

Imprime: Martín Impresores, S.L.Distribuye:

Instituto de Biomecánica de Valencia

Nº de ejemplares:1000

Depósito legal: V-2614-2007

El Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) esun centro tecnológico que tiene como misión el

fomento y la práctica de la investigacióncientífica, el desarrollo tecnológico, el

asesoramiento técnico y la formación enBiomecánica.

C u i d a m o s t u c a l i d a d d e v i d a

De este modo, se presenta como desafío para estas empresasser capaces de absorber cada vez más I+D y poder resolverproblemas cuya complejidad técnica va en aumento, al tiempoque requiere un mayor conocimiento de las necesidades,requerimientos y expectativas del usuario.

La base científica y tecnológica de la que parte esta actividadestá basada en la amplia experiencia del IBV en el análisis delcomportamiento del cuerpo humano, en el estudio de lainterfase entre el sujeto y su entorno así como en lastecnologías y técnicas de estudio en biomecánica, actividadesque forman parte de las líneas de I+D propias del centro.

Aunque comparten técnicas y problemas, el apoyo del IBV alas empresas relacionadas con el transporte de personas se haespecializado de forma diferenciada en el ámbito de laautomoción, por un lado, y en el de los medios de transporte,por otro, entendiendo estos últimos como medios detransporte colectivo.

ÁMBITO DE LA AUTOMOCIÓN

Estas empresas, con el fin de cumplir con las expectativas delcliente final así como del propio constructor (cliente directo)deben explotar las oportunidades que les brindan las nuevastecnologías y las metodologías de diseño orientado al usuario.En este sentido, conocer las necesidades y requerimientosestéticos y funcionales y disponer de técnicas y herramientascon una sólida base científica como las basadas en Ergonomíay Biomecánica, suponen una pieza clave en la resoluciónsatisfactoria de problemas técnicos y de diseño.

Una manera de afrontar estos retos es conocer cuáles son lasperspectivas que, desde la orientación al usuario, se prevécubrir en los próximos años.

-· Ergonomía y herramientas CAD/CAE: Los tiempos delanzamiento cada vez más cortos y la necesidad de reducirel número de prototipos hace que sea cada vez másimportante disponer de herramientas que permitan, desde

la fase inicial, evaluar la adecuación al usuario de loscomponentes en desarrollo.

-· Efecto de los nuevos materiales y solucionesconceptuales: La necesidad de reducir peso, la recicla-bilidad y las nuevas funcionalidades demandadas por elusuario implican cambios en los conceptos y en los materia-les empleados para resolverlos. Esto significa que elconocimiento que se tenía en el sector sobre el confortconseguido por las antiguas configuraciones queda obso-leto, debiendo construirse nuevas bases de conocimiento.

-· �Human Machine Interfaces� (HMI): El conductor debepermanecer atento a la carretera aunque continuamenterecibe información que bien puede serle de utilidad o bienpuede distraerle de su misión principal. En una era dondelos avances tecnológicos se incorporan al automóvil deforma casi inmediata, es necesario diseñar de un modocorrecto la interacción de dichos dispositivos con el usuariocon el fin no sólo de mantener sino de mejorar la seguridadde los vehículos.

3Introducción


LAS ACTIVIDADES DEL INSTITUTO DE BIOMECÁNICA DE VALENCIA (IBV) EN EL ÁMBITO DE LA AUTOMOCIÓN Y MEDIOS DE

transporte se remontan al año 2000. Dichas actividades responden a la necesidad tanto de los constructores

como de las empresas proveedoras del sector (sobre todo los proveedores de primer nivel - TIER1). Las

empresas de componentes deben asumir las funciones de diseño de producto así como de I+D que vienen

dadas por los constructores (OEMs) o por los TIER1.

Las herramientas de análisis CAD permiten evaluarcomponentes desde fases muy tempranas del desarrollo.

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-· Orientación a colectivos específicos. Personasmayores: El envejecimiento de la población ha generadoun desfase, en muchos casos, entre los vehículos ofertadosy las necesidades de los usuarios. Aparece, de este modo,un nicho de mercado de vehículos y componentes con ungran mercado potencial que debe ser cuidadosamenteanalizado para cumplir sus expectativas.

-· Diferenciar y defender la imagen de marca.Personalización: El constructor necesita herramientaspara conocer la voz del usuario y que su producto encaje enlas necesidades y expectativas del mismo no sólo en cuantoa funcionalidad sino también a la respuesta emocional. A suvez, debe ser capaz de hacer llegar esas necesidades a losproveedores de componentes y estos deben comprenderlasy materializarlas de manera óptima, manteniendo loscostes.

ÁMBITO DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE

El transporte colectivo, a pesar de su importancia en cuanto ala reducción de la contaminación y a la mejora de lascomunicaciones, presenta carencias en aspectos tantofuncionales (confort, accesibilidad) como emocionales(imagen del transporte, adecuación a las necesidades delusuario) que permitan promover su uso a través de la mejorade la satisfacción de los pasajeros. Las condiciones de trabajoen el puesto de conductor representan otro de los aspectos enlos que el IBV aporta su dilatada experiencia en el campo delos riesgos laborales.

En los próximos años es previsible importantes desafíos deespecial relevancia relacionados con las necesidades de losusuarios.

-· Nuevos conceptos de interior: Un diseño de interiororientado al usuario a través de la introducción demateriales más ligeros, soluciones innovadoras, con mejorfuncionalidad y más accesibles permitiría incrementar elespacio para el usuario sin sacrificar plazas ni el confort delos ocupantes.

-· Confort dinámico: El incremento en la velocidad de losvehículos así como el mayor número de pasos subterráneos

provoca un incremento de las molestias debidas al ruido yvibraciones. Conocer el efecto que éstas tienen sobre eldisconfort del usuario es clave para un transporte colectivoeficiente y bien acogido.

-· Accesibilidad y transporte público: El transporte públicoes una solución con un gran potencial para las personas condiscapacidad. A pesar de los avances realizados en estesentido, aún existen muchos componentes, zonas de accesoy vehículos que requieren una mejora significativa.

-· Orientación al viajero en el transporte público: Lasnuevas tecnologías poseen una elevada aplicabilidad en laorientación al viajero en el transporte público. Desde el IBVpueden generarse las bases para el diseño adecuado de lainformación, tanto en formato como en contenido, de modoque el usuario reciba la misma de un modo óptimo.

-· Necesidades de los maquinistas. Efecto de las nuevastecnologías: Los puestos de conductor están cambiandode manera que mientras la carga física de los mismosdisminuye, existe un incremento de la carga mental. Unnuevo concepto del puesto de trabajo que tenga en cuentalas necesidades y capacidades del maquinista influirápositivamente en una reducción de las bajas laborales y enun incremento de la seguridad.

LÍNEAS DE ACTUACIÓN DEL IBVEl IBV ha orientado su actividad en Automoción y Medios deTransporte a empresas que tienen la necesidad dediferenciarse del resto de la competencia en el mercadodesarrollando productos y servicios relacionados con:

-· Confort del pasajero.

-· Diseño de los componentes de interior.

-· Ergonomía del puesto de conductor.

-· Interfaces hombre máquina (HMI) y monitorización delusuario.

-· Ingeniería emocional y calidad percibida (PPQ).

-· Ergonomía del trabajo.

-· Productos y servicios.

No obstante, dada la estructura de los sectores industrialesimplicados, la actividad no se centra sólo en el vehículocompleto, sino que es aplicable a empresas que fabricanmateriales, componentes y conjuntos, con la necesidadde incorporar o incidir en la investigación enfocada a mejorarla calidad de vida y la satisfacción del usuario. En cadaempresa, el grado de aplicación de criterios ergonómicos esdiferente, dependiendo de la complejidad de la interacciónproducto-usuario.

En este contexto, el IBV tiene como finalidad apoyar a lasempresas en el desarrollo de proyectos de I+D bajo contrato,al tiempo que les ofrece servicios tecnológicos avanzadosadecuados a las necesidades del sector: asesoramientotecnológico, ensayos, formación, entre otros. En suma,realizando una transferencia efectiva de conocimientos en prode la competitividad de las empresas. ·

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Automoción y medios de transporte


4

Los caracteres de los indicadores pueden resultardifíciles de ver para las personas mayores.

5

COMO SE HA COMENTADO EN LA INTRODUCCIÓN, EL IBV HA ORIENTADO SU ACTIVIDAD EN EL ÁMBITO DE LA AUTOMOCIÓN

y los medios de transporte a las empresas que tienen la necesidad de incorporar al usuario en el proceso de

diseño. Con la finalidad de ajustarse a la demanda de mercado, la oferta del IBV se ha estructurado en función

de productos con requerimientos diferenciados.

CONFORT DEL PASAJERO

La aparición de nuevos materiales y conceptos en el diseño deasientos, tanto de automóvil como de transportes públicos,con el fin de conseguir reducciones de peso o nuevasfuncionalidades tiene efectos sobre el confort de los usuarios.

En el desarrollo de productos, ya sea de vehículos, asientos ocomponentes (espumas, textiles�) es necesario cuantificarcuál es el impacto de estas soluciones sobre el confort delpasajero. El IBV ofrece servicios de asesoramiento en eldiseño desde las fases iniciales hasta la evaluación deprototipos o producto terminado:

-· Asesoramiento en el diseño de asientos desde la fase deconcepto, evaluación en formato CAD, test de confort enprototipos y producto terminado.

-· Determinación de las causas objetivas del disconfort medianteel uso de técnicas biomecánicas tales como el análisis demovimientos, el análisis postural, análisis de la actividadmuscular, análisis de presiones o sensores de vibración.

-· Cuantificación del efecto sobre el disconfort del usuario delas variaciones en materiales, formas o acabados, mandosy regulaciones de un asiento.

-· Generación de recomendaciones de diseño de asientos apartir de la antropometría funcional de los usuarios, el tipode uso y las limitaciones que requiera el tipo de asiento.

-· Valoración del confort térmico en interiores y análisis delefecto de los materiales de asiento e interiores en lascondiciones de temperatura y humedad a que está sometidoel usuario.

-· Análisis y evaluación del efecto de las vibraciones delvehículo en el cuerpo y generación de recomendaciones dediseño para aminorar el efecto de las mismas.

-· Identificación de requisitos de diseño de colectivosespecíficos (por ejemplo, personas mayores o personas condiscapacidad) y adaptación de los interiores a dichos criterios.

Análisis del efecto de las vibraciones del vehículo en eldisconfort de conductores y pasajeros

Objetivo: Relacionar los parámetros de diseño de los asientosde pasajero con la sensación de disconfort a lo largo deltiempo en condiciones dinámicas.

El confort del conductor y los ocupantes de un automóvil o decualquier medio de transporte se ve influido tanto por factoresque afectan a la postura, a las condiciones de temperatura yhumedad como por el movimiento al que es sometido elusuario del transporte.

El disconfort en condiciones dinámicas es un proceso complejode estudiar y que afecta tanto a los materiales utilizados en laconstrucción de los asientos como a la geometría del mismo.


>Sensor de vibraciones sobre asiento de automóvil.

Actividades del IBVen el ámbito de laautomoción y mediosde transporte

Ejemplo de Registro de la Función Respuesta enFrecuencia de un asiento con tres usuarios distintos.

Desde el IBV se identifican los factores con influencia en eldisconfort dinámico para asientos de automóvil, ferrocarrilesde grandes líneas y autocares de largo recorrido, lo quepermite acometer:

-· Experimentación con sujetos en laboratorio de vibraciones.

-· Análisis comparativo de las soluciones constructivasexistentes en automoción.

-· Determinación de los umbrales de amplitud de la vibraciónen función del rango de frecuencias a partir de los cuales lossujetos comienzan a sentir disconfort.

-· Generación de modelos de disconfort que relacionen lascaracterísticas del asiento, del usuario y el disconfortpercibido.

Asesoramiento en el desarrollo de una butaca de trenhotel según recomendaciones de Antropometría Funcional(FAINSA) Objetivo: Conseguir un elevado grado de adecuación de unasiento para medios de transporte a una amplia variedad deusuarios y usos por medio del ajuste fino iterativo de lasvariables de diseño geométricas y no geométricas.

En este proyecto se partía de un productoen avanzado estado de desarrollo en elque había un elevado número derestricciones funcionales y de fabri-cación. Se realizaron actuaciones endos niveles:

-· En primer lugar, una evalua-ción de prototipo físicodesde el punto de vistade las dimensionesa n t r o p o m é t r i c a s .Además de utilizar losdatos antropométricosde población españolamás actuales, se realizóla interpretación de los



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Alcances y fuerzas en el rango de manejo del usuario en posición sentada.

Simulación postural en butaca.

Sensores de vibraciones.

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ALCANCES FUERZAS

b omecánica¡Cuadernos de

mismos en términos de las posturas del usuario previstas,que eran diversas y alguna de ellas netamente distinta de laestándar (sentado y con las articulaciones a 90º).

Como resultado de la evaluación se propusieron mejoraspara optimizar la respuesta subjetiva del usuario, que fueronimplementadas en una segunda generación de prototipos.

-· En segundo lugar, se realizó un proceso iterativo in situ deevaluación fina de la adecuación funcional basada en juiciode expertos ergónomos seguida de modificacionesinmediatas hasta conseguir un ajuste fino del producto a lasespecificaciones ergonómicas.

DISEÑO DE LOS COMPONENTES DEINTERIOR

La aparición de nuevos conceptos de interiores en los que hancambiado las posiciones de los elementos y la forma de actuarsobre los mismos genera una serie de lagunas en elconocimiento establecido en el diseño de interiores tanto anivel funcional como a nivel cognitivo.

El IBV ofrece a las empresas del sector los medios necesariospara abordar proyectos de desarrollo de componentes deinterior basados en criterios ergonómicos:

-· Asesoramiento en el desarrollo de nuevos conceptos deinterior basados en criterios biomecánicos (formas depalancas, dimensiones de pulsadores) y en necesidades delusuario.

-· Generación de criterios de diseño de interiores de usogeneral a partir de antropometría y requisitos de usuarioque puedan ser utilizados por diseñadores desde las fasesiniciales del desarrollo.

-· Caracterización de la población objetivo del vehículo(dimensiones antropométricas, capacidades sensoriales,cognitivas).

-· Evaluación de la adecuación ergonómica de soluciones deinteriores en CAD, prototipos físicos y virtuales, o envehículo y generación de recomendaciones de diseño.

-· Estudio de la accesibilidad a vehículos, eliminación debarreras e incorporación del diseño para todos en interiores.

Ergonomía aplicada al desarrollo de frenos de mano(FICOSA)

Objetivo: Elaborar una herramienta de consulta sencilla quepermita a diseñadores conocer los factores que debe teneren cuenta para garantizar la adaptación ergonómica de unnuevo concepto de parking brake, sobre la base del estadoactual de conocimiento en ergonomía y diseño de elementosde interior de automóvil.

La integración de la información del usuario en el proceso dediseño de elementos de interior de automóvil no es unproceso sencillo. Los elementos que forman los interiores sondesarrollados por distintas empresas de forma paralela,debiendo, en cada caso, seguir una estética común marcadapor el constructor.

Las bases empleadas para determinar la posición ycaracterísticas de los elementos de interior dejan de serválidas cuando se trata de incorporar un elemento nuevo ocon grados de libertad no considerados hasta el momento.

La construcción de modelos CAD y la evaluación virtual es unaposible aproximación al problema pero, en este caso, hay untrabajo considerable por parte de los técnicos, y la cuestión debase sigue sin estar resuelta, es decir, cómo y dónde debenestar colocados los componentes. La evaluación CAD esadecuada cuando el concepto de interior está afianzado sobreunas bases ergonómicas y cognitivas seguras por lo que, enconclusión, es necesario dotar a los diseñadores, desde la fasede concepto, de herramientas que les permitan concebirsistemas de interior orientados al usuario pero conservando lalibertad de generar nuevas ideas.

Automoción y medios de transporte 7

Presiones en el asiento en posición tumbado.

Hand brake del modelo SENZAI (Fuente: FICOSA).

FAMILIAS de clasificación de la información.>

Este conocimiento, que generalmente se encuentra dispersoen multitud de fuentes científicas de distinta naturaleza, se harecopilado para el diseño de frenos de mano, y la informaciónresultante se ha clasificado y expuesto de acuerdo a distintascategorías (percepción, manipulación, alcances y fuerzas),interrelacionando los distintos niveles de datos, y dándolesuna estructura fácilmente interpretable en forma de criteriosde diseño.

El resultado del proyecto permite a la empresa tomardecisiones de diseño desde las fases de concepto reduciendolas incertidumbres en el diseño formal y garantizando elmenor número de cambios importantes desde la fase inicial dedesarrollo hasta el producto final.

INTERFACES HOMBRE MÁQUINA (HMI) YMONITORIZACIÓN DEL USUARIO

En los últimos años, la incorporación de la tecnología a lospuestos de conducción se está realizando de forma creciente.

Los sistemas de ayuda a la conducción proveen másinformación al conductor y un mayor número de funciones.Sin embargo, esto puede resultar contraproducente debido alexceso de carga mental o a la distracción que puede provocar.

Los sistemas de monitorización mejoran la seguridad activadel vehículo reconociendo la posición o el estado del conductorpara activar sistemas de aviso o de seguridad. En este caso,

es necesario que el sistema posea información fiable para noresponder de forma inadecuada.

La oferta del IBV en este campo está orientada alasesoramiento en el desarrollo de productos en los que elusuario deba interactuar durante la conducción así como a laincorporación de sistemas electrónicos de monitorización delusuario que permitan controlar la fatiga, la distracción o laposición correcta al volante:

-· Determinación de los requisitos de diseño de los usuarios delos sistemas de ayuda a la conducción.

-· Evaluación del nivel de percepción y comprensión demandos e indicadores.

-· Evaluación de la carga cognitiva de los interfaces hombremáquina y generación de recomendaciones de rediseño.

-· Asesoramiento en el desarrollo de sistemas demonitorización del estado del usuario (salud, fatiga)basados en técnicas biomecánicas (fotogrametría, sensoresde presión en asiento, registro de los movimientos oculares,medida del ritmo cardíaco...).

Criterios de desarrollo de sistemas IVIS para el incrementode la seguridad en la conducción a través de la aplicaciónde Técnicas de Ingeniería CognitivaObjetivo: Generar criterios para el diseño de IVIS (In-VehicleInformation Systems, sistemas de información dentro delvehículo), con los cuales las tareas secundarias demanipulación y atención a los dispositivos de información



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>

Información sobre fuerza de la mano en función de la postura.

FUERZAS EN EL ÁREA INFERIOR AL TRONCO

Haz click sobre una de las manos


tengan un impacto mínimo sobre la tarea primaria deconducción, y por lo tanto minimicen los efectos negativossobre la seguridad vial.

Para la consecución de este objetivo se ha realizado:

-· Un estudio de Ergonomía e Ingeniería Cognitiva en el diseñoy uso de Interfaces Hombre-Máquina en automóvil.

-· La puesta a punto de un entorno de interior configurablecon un visual y una electrónica a la que pueden integrarsedistintos tipos de IVIS.

-· El desarrollo de un concepto de IVIS basado en criteriosergonómicos y de mínima interferencia en la conducción.

El sistema permite el estudio de diferentes tipos de controles(panel de instrumentación y cuadro de mandos: forma, color,localización) y su influencia en la tarea de conducción (pérdidade atención), así como el análisis de la estrategia visual.

Adicionalmente, proporciona gran cantidad de parámetros(tiempos de reacción de frenado, cruces de la línea continua,accidentes, excesos de velocidad, frecuencia de giro del


Entorno virtual en el que se desenvuelve el usuario durante la prueba.

Sistema Eye-tracker empleado para determinar la orientación del punto de miradamientras se utiliza un sistema HMI.

Evaluación de los puntos de fijación de lamirada en un navegador.Aspecto del simulador.

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volante), que permiten evaluar la pérdida de atención que seproduce cuando se manipulan los diferentes controles ydeterminar la estrategia de colocación más adecuada. Losdatos del sistema se pueden compartir en tiempo real einteractuar con otros sistemas (pantallas táctiles, etc.).

Monitorización del movimiento a través de fotogrametríaObjetivo: Aplicar técnicas de fotogrametría para medirposturas, gestos y movimientos de partes del cuerpo con lafinalidad de estudiar:

-· La entrada y salida de puestos de conductor y pasajero.

-· La fiabilidad y acceso a tecnologías embarcadas desensorización y reconocimiento que asistan al conductor.

-· Sistemas inteligentes que detecten las características delos ocupantes en cada momento y se adapten a ellas.

La fotogrametría es una técnica de mínima interferencia conel movimiento (no requiere de cableado) y con una gran

precisión para medir posiciones y movimientos. Se basa en elseguimiento de determinados marcadores mediante grabaciónestereoscópica en video. De este modo se puede analizar conel máximo detalle estrategias y patrones de movimientodurante la conducción, el uso de interfaces, etc.

La aplicación de esta técnica permitió generar criterios dediseño de partes del automóvil con las que interactúa elusuario (asientos, interfaces, etc.), a fin de adecuarlas a lasestrategias de movimiento de los usuarios.



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Fotogrametría aplicada al análisis de losmovimientos de entrada y salida de un automóvil.

Movimiento de entrada/salidaen automóvil.

Ejemplo de registro de entrada/salidaen el asiento de segunda fila.


ERGONOMÍA DEL PUESTO DE CONDUCTOR

El puesto de conductor supone mantener una postura forzadadurante un tiempo prolongado, con una alta carga mental enmuchas ocasiones. En esta situación, una postura queimplique un nivel de disconfort elevado prolongado durante eltiempo puede provocar dolor, sobre todo en la zona lumbar,brazos y piernas. El diseño adecuado del puesto de conductorposee aspectos en común con el confort de pasajero y con losinterfaces hombre-máquina, pero requiere además unconocimiento profundo de los factores humanos y del diseñode puestos de trabajo.

Los conocimientos y experiencia del IBV en ergonomía ydiseño de sistemas industriales y entornos de trabajopermiten transferir a las empresas del sector criteriosergonómicos de diseño del puesto de conductor de automóvily de cabinas de maquinista de tren, bajo un planteamientoorientado al usuario. De este modo el IBV ofrece las siguientessoluciones:

-· Análisis de las necesidades de los conductores y posteriorasesoramiento en el diseño de puestos de conductor.

-· Determinación de las causas objetivas del disconfort ypautas de rediseño del puesto de conductor o de cualquierade sus componentes (asiento, pedales, volante�), paraalcanzar un nivel de confort satisfactorio.

-· Personalización y adaptación de los puestos de conductor altipo de usuario al que va dirigido.

-· Reducción de la carga física del puesto de conductormejorando la distribución y diseño de mandos y pantallasindicadoras.

-· Reducción de la carga cognitiva del conductor y mejora dela seguridad a través del análisis de las exigencias delpuesto y de la información transmitida al conductor.

-· Disminución del estrés mecánico, acústico y térmico.

Diseño ergonómico de cabinas de maquinista de tren

Objetivo: Este proyecto tiene como objetivo principal transferire integrar criterios ergonómicos de diseño de sistemasindustriales al diseño de cabinas de maquinista de tren.

El diseño de las cabinas de maquinista de tren presentaimportantes requisitos ergonómicos asociados a la interacciónde un operador con su entorno de trabajo en un sistemahombre-máquina complejo. Algunos de estos requisitos sonlos siguientes:

-· El operador debe atender requisitos de funcionamiento de lamáquina (tren) asociados al uso de diferentes dispositivosde control (mandos e indicadores). El diseño, configuracióny distribución adecuada de dichos sistemas es un elementoclave para garantizar un uso eficiente, seguro y confortablepara el operador.

-· Los requerimientos de visibilidad del operador son tambiénun elemento esencial en el diseño de la cabina y afectan alas dimensiones y distribución de equipos, mobiliario,ventana frontal, etc. Existen, al menos, tres zonas devisualización: el panel de mandos, la zona de señalización yel horizonte, de las cuales recibe distintas señales que eloperario debe procesar, interpretar y posteriormenteresponder con una acción y que son objeto de estudio porsu relación con el comportamiento del conductor.

-· Las condiciones de iluminación del entorno de trabajo, elestrés térmico y acústico y la carga psicológica que conllevala responsabilidad de manejar este tipo de maquinaria hande ser cuidadosamente controlados.


Sistema Ergo/IBV de evaluación de riesgos.

Ejes articulares en el movimiento deflexión del tronco sentado.

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El proyecto permite a la empresa, a partir de los criteriosgenerados, abordar el diseño de puestos de maquinista detren con criterios ergonómicos, desde la fase concepto, con laconsiguiente reducción de tiempos y costes.

Generación de reglas de diseño de asientos de conductorbasadas en la respuesta biomecánica y estudio de suefecto en el disconfortObjetivo: Aplicar metodologías orientadas al usuario para lageneración de criterios de diseño en el desarrollo de asientosde automóvil.

El confort en asientos de automóvil es un problema quedepende de múltiples factores, lo que lo convierte enespecialmente complejo. Muchas de las sofisticadas técnicasde medición de variables biomecánicas que existen en laactualidad se encuentran subexplotadas si no se enmarcan enuna correcta aproximación metodológica.

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Filmación empleada para evaluar la carga de puestos de cabina.

Mapas de presión obtenidos condiferentes diseños de asiento.

Rediseño de un puesto de cabina a partir del análisisde posturas y esfuerzos.

Metodología de tres niveles para el estudio dela interacción entre el usuario y el asiento.

USUARIO

1er nivel

Uso/tareas

Caracterización del usuario

Caracterización del producto

2º nivel

Variables biomecánicas y fisiológicas

3er nivel

DisconfortEvaluación subjetiva

SatisfacciónEmoción

PRODUCTO

AN

ÁL

ISIS

DIS

EÑ

O


En este trabajo, presentado en el Congreso de SAE 2005, cadauna de las herramientas fue ubicada en esquema conceptualcausa-efecto en el proceso de análisis de los asientos desde elpunto de vista de la ergonomía.

Como aplicación práctica, se evaluó una muestra de diferentesmodelos de asiento de conductor mediante técnicas delaboratorio y se realizó una simulación de conducción de largorecorrido. A partir de los diseños actuales de asientos deconductor, se determinó cuál era el origen, de acuerdo avariables biomecánicas, que hacía que los usuarios prefirieranunos modelos con respecto a otros.

Este enfoque permitió establecer una serie de ecuacionesbásicas que relacionaban el disconfort a largo plazo convariables biomecánicas y fisiológicas. Mediante un diseñoexperimental y un tratamiento estadístico adecuados fueposible generar criterios de mejora del diseño de los asientosdesde un punto de vista ergonómico, considerando lascaracterísticas del asiento y los posibles factores influyentes.

INGENIERÍA EMOCIONAL Y CALIDADPERCIBIDA (PPQ) La ingeniería emocional es un área de conocimientoemergente que abre nuevas vías para la innovación a travésde la introducción en el proceso de diseño de las necesidadessubjetivas y emocionales de los usuarios.

Los servicios que ofrece el IBV en esta línea están orientadosa las empresas que desarrollan productos con un alto gradode madurez técnica en los que es necesario profundizar enaspectos emocionales.

La ingeniería emocional permite incorporar los atributosemocionales del usuario final en el proceso de diseño deproductos, de manera consciente y ordenada:

-· Comprensión del contenido emocional de cada tipo deproducto, para definir una estrategia de diseño adecuada.

-· Análisis de la imagen emocional percibida por los usuariosde una determinada marca respecto al resto de productosen el mercado.

-· Ayuda a la toma de decisiones en la selección de lasalternativas de diseño conociendo cuáles cumplen los

atributos que se desea transmitir a los usuarios (ConjointAnalysis).

-· Maximización de la correspondencia entre la CalidadPercibida (PPQ) por el usuario y los requisitos que sedemandan a los componentes en el proceso de diseño.

-· Generación de recomendaciones de diseño para productos através de la Ingeniería Kansei.

-· Inclusión en la valoración emocional de otros sentidos(tacto, olfato) que suelen quedar fuera en la evaluación deproductos, pese a su enorme potencial de diferenciación.

Análisis de la percepción del espacio interior deltransporte público en el ámbito europeo y su influencia enel confort Objetivo: Identificación de las características determinantesen la percepción Kansei de los interiores de los transportespúblicos por parte de los usuarios.

El confort no sólo está basado en la ergonomía de losproductos o entornos con los que interaccionamos sino queuna gran parte de nuestro bienestar depende de la imagenque percibimos de ellos.

Mediante la aplicación de la Semántica de Productos en trespaíses (Francia, España y Alemania), se han obtenido losconceptos semánticos que manejan los usuarios para describirla percepción provocada por los diferentes espacios interioresde los medios públicos de transporte y se han identificado losfactores clave en la percepción para cada uno de los países.

Los resultados han permitido obtener el mapa perceptual encada uno de estos países así como la extracción de un núcleocomún de conceptos comunes a todos ellos. Estos resultadospermiten a las empresas del sector controlar los aspectos quesatisfacen en mayor medida las expectativas de los usuarios.


Configuración del laboratorio.

Sistema de ingeniería Kansei.

Sesiones de evaluación.

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A partir de esta información, la empresa es capaz de diseñarentornos adecuados a las expectativas de cada tipo de usuariodependiendo del país al que pertenece mejorando laaceptación del medio de transporte y apoyando la imagen demarca.

ENGAGE, Designing for EmotionObjetivo: Creación y consolidación de una comunidad deconocimiento en diseño emocional, liderada por el IBV, parapotenciar la aplicación del diseño emocional como motor deinnovación en las empresas europeas.

La participación en el proyecto ENGAGE de empresas líderesen sus mercados (Volvo, Electrolux, Philips, Procter &Gamble), a su vez pioneras en la aplicación del DiseñoOrientado al Usuario, demuestra la necesidad de considerar elDiseño Emocional como un requisito clave en el desarrollo de

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Ejemplos de herramientas de captación de las necesidades emocionales de los usuarios, identificación deelementos de diseño relevantes, análisis y visualización de resultados, recopiladas en el desarrollo del proyecto.

Centros de investigación participantes en el proyecto y empresas implicadas(Volvo, Electrolux, Philips, Procter & Gamble, Calzados Hergar, Permasa,STFI-Packforsk).


nuevos productos y servicios con garantías de éxito en susrespectivos mercados.

El proyecto ENGAGE ha contado con 21 socios, desde centrosde investigación y desarrollo a empresas de diferentessectores industriales, liderados por el IBV. Esta variedad en lacomposición del consorcio responde a la necesidad de generarmetodologías de aplicación de la Ingeniería Emocional, quetengan en cuenta tanto los últimos avances a nivel científico-técnico aportados por los centros de investigación y lasiniciativas desarrolladas en cada una de las empresasinvolucradas, como los diferentes contextos concretos deaplicación, de forma que el conjunto de metodologías yherramientas se demuestren realmente útiles y eficientes.

El proyecto ENGAGE ha permitido alcanzar, entre otros, lossiguientes resultados:

-· Recopilar el conocimiento existente y crear una comunidadde conocimiento en Ingeniería Emocional.

-· Promover la inclusión de los aspectos emocionales en elproceso de diseño.

-· Clasificar las diferentes metodologías existentes,identificando su aplicación industrial más relevante, ydestacando las mejores prácticas.

-· Identificar lagunas en las metodologías y herramientasactuales para promover investigaciones futuras en estaárea.

Calidad Percibida aplicada al diseño de paneles puerta(FAURECIA)Objetivo: Los objetivos de este estudio fueron:

-· Cuantificar la influencia que cada elemento de diseño delpanel puerta tiene sobre los usuarios cuando estos loevalúan y establecen su nivel de gama percibido.

-· Valorar la contribución de cada material y acabado alaumento o disminución del nivel de gama.

-· Determinar qué combinaciones de materiales y acabadosson percibidos como gama alta, media o baja.

El desarrollo de productos adaptados a las características ypreferencias de los usuarios finales se ha convertido en una

necesidad innegable en la actualidad del sector de laautomoción. Este objetivo, tan importante desde el punto devista del consumidor, supone un reto considerable paraaquellas empresas implicadas en el desarrollo de productos,no só lo porque supone ident i f i car cuáles son losrequerimientos y preferencias de los usuarios, sino porquetambién exige cuantificar estos requerimientos y generarreglas prácticas y de sencilla aplicación.

En el caso de FAURECIA Interior Systems, se decidió afrontaresta problemática durante el desarrollo del panel de puertadel Ford C-MAX. La empresa contaba con ampliosconocimientos cualitativos del mercado y del público objetivo,pero carecía de información cuantitativa que asistiese en latoma de decisiones durante el diseño del producto. Enconcreto, se deseaba conocer en mayor profundidad lapercepción de las gamas de acabados por parte de losusuarios finales.


Casos de éxito del desarrollo de productos conconsideración de aspectos emocionales.

Realización de la prueba.Comparación de acabados.

Top Roll

Inserto

Maneta Abrepuerta

Bolsa portamapas

Elementos de diseño del panel delFord Focus C-MAX considerados

en el experimento.

Reposabrazossuperior

Reposabrazosinferior

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ERGONOMÍA DEL TRABAJO

De forma muy general, podríamos definir la Ergonomía como�el campo de conocimientos multidisciplinar que estudia lascaracterísticas, necesidades, capacidades y habilidades de losseres humanos, analizando aquellos aspectos que afectan aldiseño de productos o de procesos de producción�. En todaslas aplicaciones su objetivo es común: se trata de adaptar losproductos, las tareas, las herramientas, los espacios y elentorno en general a la capacidad y necesidades de laspersonas, de manera que mejore la eficiencia, seguridad ybienestar de los consumidores, usuarios o trabajadores.

El planteamiento ergonómico consiste en diseñar losproductos y los trabajos de manera que sean éstos los que seadapten a las personas y no al revés. El argumento que utilizala Ergonomía se basa en un razonamiento muy simple: laspersonas son más importantes que los objetos o que losprocesos productivos; por tanto, en aquellos casos en los quese plantee cualquier tipo de conflicto de intereses entrepersonas y cosas, deben prevalecer los de las personas. Endefinitiva, el problema del diseño de productos o la organizaciónde tareas debe enfocarse a partir del conocimiento de cuálesson las reacciones, capacidades y habilidades de los usuariosy trabajadores, y concebir los elementos que éstos utilizanteniendo en cuenta dichas características.

Análisis ergonómico de puestos de trabajo en una empresaauxiliar del sector de automoción (ESTAMPACIONESMETÁLICAS VIZCAYA, S.A.)Objetivo: Evaluación de los niveles de riesgo asociados a lacarga física de las tareas en cuatro puestos de trabajo deuna empresa de automoción.

Dentro de las actividades de asesoramiento en ergonomía delpuesto de trabajo se realizó un análisis de cuatro puestos detrabajo de la empresa. En estos análisis se evaluaron losriesgos asociados a la carga física de las tareas, sedeterminaron los factores que influyen en estos riesgos y sepropusieron mejoras de los puestos o de las tareas desde elpunto de vista ergonómico.



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Presentación del proyecto alos premios STA 2005.

Árbol de decisión depaneles puerta. Imágenes de los puestos de trabajo.

Roscadora A03 OP. 50

Retrabajo S03 Roscadora S03

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b omecánica¡

Las tareas analizadas correspondían a dos líneas deproducción de la empresa. Cada una de las líneas tenía variospuestos de trabajo de los que el servicio médico de la empresaseleccionó los que, "a priori", podían tener un riesgo máselevado. Las tareas realizadas consistían básicamente en lamanipulación manual de piezas metálicas (alimentación demaquinaria y recogida de piezas), inspección visual de laspiezas acabadas y repaso de las mismas medianteherramientas manuales (punzones, martillos, soldadora,lijadora, etc.).

Todas estas tareas tenían componentes elevados demanipulación manual de cargas y de repetitividad. Los ciclosde trabajo normalmente eran cortos (inferiores a 2 minutos).Los trabajadores realizaban rotaciones entre los distintospuestos de la línea (excepto en uno de los puestos analizados)aproximadamente cada dos horas.

Una vez evaluados los niveles de riesgos de cada tarea, seidentificaron las causas principales que los provocaban(alturas incorrectas, peso excesivo, movimientos repetitivos,herramientas mal diseñadas, aspectos organizativos, etc.). Apartir de estos datos se propusieron una serie de propuestasde rediseño de los puestos de trabajo. Estas propuestas sesimularon mediante un programa informático de modelizaciónvolviéndose a aplicar el método Ergo/IBV® con el fin decomprobar si la introducción de las modificaciones reducía losniveles de riesgo hasta límites aceptables.

PRODUCTOS Y SERVICIOS

La oferta del IBV a las empresas del ámbito de la automocióny los medios de transporte se completa con otras accionesencaminadas a mejorar su competitividad:

-· Ensayos y certificación: Desde el IBV se desarrollanensayos para la caracterización de materiales ycomponentes que afecten a los aspectos de ergonomía yconfort de los productos.

-· Desarrollo orientado al usuario: Esta actividad incluye larecopilación y tratamiento de información del usuario con elfin de generar requisitos de usuarios, criterios de diseño ytransformar éstos en prototipos CAD o funcionales.

-· Valoración biomecánica: Desarrollo de sistemas quepermitan determinar el estado de salud, fatiga, daño delusuario, a través del análisis objetivo de sus capacidades.

-· Formación: El IBV ofrece servicios de formación presencialo a distancia, en función de las necesidades de los clientes.

-· Aplicaciones biomecánicas: El IBV desarrolla técnicasinstrumentales específicas para medir parámetros delcomportamiento del usuario en el interior de un vehículo.

-· Aplicaciones TIC: El desarrollo de aplicaciones en red quefaciliten la transferencia de conocimiento a las empresas delsector y mejoren su capacidad de desarrollar productosorientados al usuario.

-· Empresas de base tecnológica: El IBV ofrece asesoramientopara la generación de nuevas empresas que introduzcan enel mercado ideas innovadoras para las que no existanproveedores.

Formación a medida: Técnicas de diseño orientado alusuarioObjetivo: Dotar a los técnicos de conocimientos sobremetodologías de evaluación del confort y la satisfacción deproductos orientados a los usuarios, a través de laergonomía, los factores humanos y medidas biomecánicas.

Los asuntos tratados comprendieron:

-· El análisis estratégico de las funcionalidades que espera elusuario y las que, sin ser esperadas, podría valorarpositivamente.

-· La objetivación con métodos contrastados de la interacciónfisiológica y el confort.


Sesión formativa.

Rediseño del puesto de trabajo.

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Instrumentación de electromiografía y goniometría, para mediresfuerzos musculares y posturas articulares.

-· La generación de propuestas de diseño que optimicen elconfort y la satisfacción.

-· Validación de soluciones técnicas mediante estasmetodologías.

Durante el proceso, los asistentes interiorizaron lasposibilidades de estas herramientas que los proveedorestecnológicos emplean y que requieren de know-howdifícilmente incorporable en la formación tradicional. Esto lesestá permitiendo multiplicar el rendimiento de las inversionesrealizadas en proyectos de I+D en la labor interna dedesarrollo. ·

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Test de molestias en partes del cuerpo.


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Gestamp Servicios, S.L. Madrid (ESPAÑA)

Gestamp Bizkaia, S.A. Abadiño - Vizcaya (ESPAÑA)

Group Trèves. Reims (FRANCIA)

Grupo Antolín Ingeniería, S.A. Burgos (ESPAÑA)

Iberia, Lineas Aéreas De España, S.A. Madrid (ESPAÑA)

Johnson Controls Automotive Spain, S.A. Almussafes - Valencia (ESPAÑA)

Trety, S.A. Maçanet de la Selva - Girona (ESPAÑA)

Vossloh España, S.A.U Albuixech - Valencia (ESPAÑA)

Alstom Transporte, S.A. Santa Perpetua De Mogoda - Barcelona (ESPAÑA)

Autoliv Bki, S.A. La Pobla De Vallbona - Valencia (ESPAÑA)

Bekaert - Industrias Del Ubierna, S.A. Burgos (ESPAÑA)

Dalphimetal España, S.A. Madrid (ESPAÑA)

Fagor Ederlan, S. Coop. Ltda. Eskoriatza - Guipuzcoa (ESPAÑA)

Fabricación Asientos Vehículos Industriales, S.A. Martorelles - Barcelona (ESPAÑA)

Faurecia Interior Systems, S.A. Quart de Poblet - Valencia (ESPAÑA)

Fico Cables, S.A. Barcelona - (ESPAÑA)

* Entidad asociada al Instituto de Biomecánica de Valencia

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Clientes y socios de proyectos del IBV en el ámbito del calzado (1996-2006)

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Mapa de Clientes

Centro de Innovación yTecnología (CIT)registrado (nº 8) por laCICYT.

Oficina de Transferenciade Resultados deInvestigación registrada(nº 88) por la CICYT.

Miembro de laFederación Española deEntidades de Innovacióny Tecnología (FEDIT).

Miembro de la Red deInstitutos Tecnológicosde la ComunidadValenciana (REDIT).

Miembro de la RedEspañola de Seguridad ySalud en el Trabajo delMinisterio de Trabajo yAsuntos Sociales.

Miembro de laInternational Associationfor Sport SurfaceSciences (ISSS).Laboratorio acreditadopara la realización deensayos de pavimentosdeportivos.

Red de CentrosTecnológicos deinvestigación einstituciones relacionadascon la I+D y la enseñanzaen el ámbito forestal, dela madera y el mueble

Red de Centros deexcelencia en el ámbitode la accesibilidad ydiseño para todos

Laboratorio acreditadopor la FederaciónInternacional de Fútbol(FIFA) para ensayarcampos de hierbaartificial.

Laboratorio acreditadopor la InternationalAssociation of AthleticsFederations (IAAF) parala realización de ensayosde superficies sintéticaspara pista de atletismo.

Laboratorio acreditadopor la International TennisFederation (ITF) para larealización de ensayosde pavimentosdeportivos para pistas de tenis.

Laboratorio de ensayospara pavimentosdeportivos y áreas dejuego acreditado porENAC

INSTITUTO DE BIOMECÁNICA DE VALENCIAUniversidad Politécnica de Valencia · Edificio 9C

Camino de Vera s/n · E-46022 · Valencia (ESPAÑA)! +34 96 387 91 60 · Fax +34 96 387 91 69

[email protected] · www.ibv.org

www.ibv.org

Ejemplar gratuitoValor 6 �

i+d+i dirigida a la industria de la automoción y medios de

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